Calor

Calor

Es la forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino energía térmica. La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.

Cantidad de calor

Sus unidades de medida son el Joule (J) y la caloría (cal) (1 cal = 4,186 J) que fue definida en su momento para el calor cuando no se había establecido que era una forma de energía.

Caloría: Es la cantidad de calor que debe extraerse o transferirse a un gramo de agua para cambiar su temperatura en 1º C (cambiar su temperatura significa aumentarla en 1º C o disminuirla en lº C). Se abrevia “cal”.

Junto con la caloría se usa también la kilocaloría para medir el calor.

Kilocaloría: Es la cantidad de calor que debe extraerse o transferirse a 1 kilogramo de agua para cambiar su temperatura en 1º C. Se abrevia kcal.

El BTU, o unidad térmica británica es una medida para el calor muy usada en Estados Unidos y en muchos otros países de América. Se define como la cantidad de calor que se debe agregar a una libra de agua para aumentar su temperatura en un grado Fahrenheit, y equivale a 252 calorías.

Calor específico

El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsio. La relación entre calor y cambio de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase no cambia la temperatura.

El calor específico del agua es 1 caloría/gramo °C = 4,186 julios/gramo °C que es más alto que el de cualquier otra sustancia común. Por ello, el agua desempeña un papel muy importante en la regulación de la temperatura. El calor específico por gramo de agua es mucho más alto que el de un metal, como se describe en el ejemplo agua-metal. En la mayoría de los casos es más significativo comparar los calores específicos molares de las sustancias.

Usando el SI es la cantidad de joules de energía necesaria para elevar en un 1 K (Kelvin) la temperatura de 1 kg de masa. Se la representa por lo general con la letra C.

Medición del calor

Para lograr cálculos perfectos, la medición del calor se realiza a través del calorímetro, un instrumento que hace posible medir las cantidades de calor absorbidas o liberadas por los cuerpos. Obviamente, cuando pensamos en términos de medición del calor tendemos a pensar en un termómetro, pero esta es una concepción errónea.

Mientras el calorímetro puede medir el calor específico y absoluto de un cuerpo, el termómetro no hace más que medir la temperatura, que responde a las nociones de los seres humanos sobre lo que es caliente y lo que es frío. El termómetro no permite medir transferencias de calor y por ende, no mide el calor en términos absolutos.

Igualmente, los termómetros son útiles porque, en general, deseamos medir el calor de acuerdo a nuestra concepción del mismo. Además, trabajan en diferentes escalas. Las escalas más conocidas por todos nosotros son las siguientes:

• Grado Celsius (ºC)

• Grado Fahrenheit (ºF)

Estas son escalas relativas, pero también existe una escala absoluta que es la de grados Kelvin (K).

Cambio de fases

Un sistema es cualquier porción del universo aislada en un recipiente inerte para estudiar las variables sobre el contenido del sistema. De acuerdo a las relaciones que se establecen entre un sistema y sus alrededores los sistemas se pueden clasificar en:

• Sistema Abierto: es aquel sistema que intercambia materia y energía con sus alrededores. Un ejemplo de sistema abierto es un líquido colocado en un recipiente

...